Котел водогрійний твердопаливний

Реферат: UA 80888 U UA 80888 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі теплоенергетики, зокрема до пристроїв для нагрівання води на опалення з використанням твердого палива, переважно антрациту або кам'яного вугілля. Відомий водогрійний твердопаливний котел (патент на корисну модель РФ № 69206, заявка №2007131652 від 20.08.2007, МПК (2006.01) F24B 1/183) з гравітаційною подачею вугілля в топку, що містить корпус, у внутрішньому просторі якого подвійні стінки утворюють додаткову водяну сорочку (водяну оболонку) у вигляді фронтально розташованих верхнього і нижнього виступів, з'єднаних, одним чи більше рядами труб, один конвективний повітряно-газовий канал, з'єднаний з газозбірним колектором, засипний бункер, що замикається на камеру згоряння паливну (топкову) камеру з риштуватими ґратницями, під якою розташований зольний бункер, засипний бункер виконаний похилим, його верхня частина виступає з вертикальної площини корпусу котла, а знизу обмежена риштуватими ґратницями, риштуваті ґратниці складаються з горизонтальної і похилої ділянок, де похила ділянка риштуватих ґратниць є складовою частиною однієї зі стінок засипного бункера і мають кут нахилу від горизонталі від 60° до 80°, теплообмінник, виконаний у вигляді рядів водонагрівальних труб. Недоліком цього котла є відсутність можливості перекриття подачі палива в топку при необхідності погашення печі і видалення вугілля з неї, наприклад, для проведення в ній ремонтних робіт, так як через топку доведеться перемістити усе вугілля, що знаходиться в бункері. Найбільш близьким аналогом за сукупністю суттєвих ознак є піч для спалювання твердого 5 палива (патент США 5148798 від 22.09.1992, заявка №65,763, МПК F24B 1/08), яку і прийнято за прототип до рішення, що пропонується. Піч для спалювання твердого палива, такого як вугілля або кокс, складається з камери згоряння двоконтурної конструкції, живильного бункера для зберігання запасу палива і несучого елемента для підтримки палива, що знаходиться в топці; живильний бункер біля своєї нижньої поверхні з'єднується з простором, що включає топку, за допомогою нахиленого вниз під кутом 40° від горизонталі каналу подачі палива шириною 7-11 см і вказівки розмірів його розташування відносно несучого елемента; каналу для подачі первинного повітря і труби над камерою згоряння для подачі вторинного повітря. Атмосферне повітря по каналу для первинного повітря засмоктується димососом, розташованим після теплообмінника, а канал автоматично закривається клапаном при відключенні димососа. Стінки живлячого бункера мають двоконтурну конструкцію, порожнина якої з'єднана з водяною порожниною камери згоряння, що вміщає воду яка нагрівається в топці, і всередині бункера є елемент, з'єднаний димогазовим каналом. Піч має теплообмінник, утворений вертикальними водяними камерами, між якими створено багатооборотний канал для випуску димових газів, причому вертикальні водяні камери сполучуються з водяним резервуаром, розташованим над ними. Є паливна планка, що приводиться в зворотнопоступальний рух в топку і назад за допомогою приводу, і яка служить для переміщення золи та шлаку з топки в зольник. Прототип має ряд істотних недоліків, що перешкоджають отриманню необхідного технічного результату: - в бункері відсутній контроль мінімально необхідного рівня палива, в результаті, в ході витрати палива, його рівень в бункері знижується, наближаючись до нахиленого каналу, при цьому створена в печі тяга сприяє припливу атмосферного повітря в бункер, так як його кришка не має герметичних ущільнень, і повітря, що надійшло, простягаючись через невисокий шар вугілля, що залишилось, сприяє поширенню горіння вугілля в похилому каналі і бункері, при цьому частина повітря буде відсмоктуватися з бункера через його димогазовий канал в паливну порожнину, яка знаходиться під розрідженням; - неможливо перекрити подачу палива в топку при загорянні його в похилому каналі або при необхідності погашення печі і видалення вугілля з топки, наприклад, для проведення в ній ремонтних робіт, так як через топку доведеться перемістити усе вугілля, що знаходиться в бункері. Задачею корисної моделі котла водогрійного твердопаливного є застосування конструктивних елементів котла, які виключають загоряння палива в бункері. Поставлена задача вирішується пропонованим сталевим водогрійним твердопаливним котлом, що додатково містить: ущільнений шибер, розташований в нижній частині паливного бункера, який служить для відсікання палива в бункері від палива в похилому каналі паливної камери; датчик контролю рівня палива, встановлений в паливному бункері і служить для контролю спорожнення бункера не більше, ніж на 3/4 його обсягу; відкидну кришку для завантаження вугілля в бункер, яка має ущільнену конструкцію, герметизація якої здійснюється болтовими з'єднаннями або замками для запобігання надходження атмосферного повітря в 1 UA 80888 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 паливний бункер. Внаслідок зазначеного комплексу конструктивних елементів виключається можливість поширення горіння палива з топки по похилому каналу в паливний бункер. У випадку коли у котел подається паливо без попереднього калібрування всередині топкового бункера під кришкою може бути встановлена калібрувальна сітка для виключення попадання в нього великих шматків вугілля, причому розміри комірки калібрувальної сітки обрані з розрахунку пропуску вугілля зернистістю до 50 мм включно, що дорівнює не менше 1/3 ширини похилого каналу паливної камери, так як таке співвідношення виключає можливість зводоутворення палива в похилому каналі, інакше за зводом, що утворився, виникне опускання палива, яке знаходиться нижче зводу, в топку, а далі відбудеться розігрів від топкового тепла застряглого в похилому каналі палива, виділення з нього горючих летючих газів, запалення їх від іскор із топки, загоряння зводу палива та поширення його горіння у паливний бункер. В цілому котел може мати модульну конструкцію, до складу якої входять модулі паливної камери, паливного бункера і теплообмінника, що дозволяє створювати з них різні взаємозамінні модифікації котлів. Корисна модель пояснюється кресленнями, де: Фіг. 1 - загальний вид пристрою у вигляді аксонометричної проекції котла; Фіг. 2 - вигляд А справа; Фіг. 3 - фронтальний розріз Б-Б котла по осі; Фіг. 4 - розріз В-В по водяній сорочці похилого каналу паливної камери; Фіг. 5 - вигляд Г-калібрувальна сітка в паливному бункері; Фіг. 6 - виносний елемент Д - ущільнення зольних дверець; Фіг. 7 - виносний елемент Ε - ущільнення роз'єму між камерою згоряння і паливним бункером і ущільнення шибера; Фіг. 8 виносний елемент Ж - елемент герметизації роз'єму між камерою згоряння та теплообмінником; Сталевий котел водогрійний твердопаливний складається з рами 1 (фіг. 1), встановленої на ній паливної камери 2, у якій є дно 3 (фіг. 3), передня стінка 4, бічні стінки 5 та 6 (фіг. 2 і 4), внутрішні перегородки 7 та 8 (фіг. 3), виконані з подвійними стінками, утворюючими єдину порожнину - водяну сорочку і утворюючи в паливній камері 2 топку 9, і похилий канал 10 (фіг. 3) з кутом нахилу до горизонталі не менше 60°. На задній стінці 11 (фіг. 3) паливної камери 2 є зольні і одночасно розпалювальні дверці 12 (фіг. 1 і 3), встановлені на шарнірних петлях 13 (фіг. 1) з ущільнюючою прокладкою 14 (фіг. 6) і притискними замками 15 (фіг. 1), що забезпечують герметичність, і встановлена у вікні автоматична заслінка 16 (фіг. 1, 3) - для подачі первинного повітря в топку 9. За зольними дверцями 12 всередині паливної камери 2 встановлено зольний ящик 17 (фіг. 3). На боковій стінці 6 паливної камери 2 розташовані дверці 18 для чищення внутрішніх поверхонь котла від сажових відкладень (фіг. 1), дверці 18 встановлені конструктивно аналогічно зольним дверцям 12, на дверцях 18 є оглядове вікно 19 з термостійкого скла. На передній стінці 4 паливної камери 2 є ряд, встановлених під різними кутами, патрубків 20 (фіг. 2 і 3) - для подачі вторинного повітря в топку 9, а також виведений з порожнини водяної сорочки патрубок 21 для приєднання до котла зворотного трубопроводу (вхід води у котел) системи опалення (на фігурах не показаний). На передній стінці 4 паливної камери 2, виконаний прямокутний проріз в топку 9, де встановлена планка 22 (фіг. 1, 3 і 4) штовхача золи 23 (фіг. 1, 2 і 3) і в якому вона здійснює зворотно-поступальний рух в топку 9 від привода 24 (фіг. 3) штовхача золи 23. Привід 24 штовхача золи 23 встановлено на рамі 1, яка, в свою чергу, має колісні опори 25 (фіг. 1) для переміщення котла і гвинтові опори 26 - для встановлення котла на місці експлуатації. Похилий канал 10 виступає з паливної камери 2 і закінчується прямокутним фланцем 27 (фіг. 3, 7), до якого приєднаний паливний бункер 28 (фіг. 1 і 3), виконаний як окремий модуль котла. Він являє собою ємність з одинарними стінками, в нижній частині якої мається відповідний фланець 29 (фіг. 3, 7) і шибер 30, встановлений між фланцями 27 і 29 с термостійкими ущільненнями 31 і прокладками 32. Фланці 27 і 29 стягнені болтовими з'єднаннями 33, які забезпечують герметизацію роз'єму. Для завантаження палива в паливний бункер 28 зверху встановлена відкидна кришка 35 (фіг. 1), яка конструктивно аналогічна зольним дверцям 12, тобто з ущільнюючою прокладкою 14 і притискним замком 15, що забезпечує герметичність. Під відкидною кришкою 34 встановлена з можливістю її знімання калібрувальна сітка 35 (фіг. 5), що служить для контролю зернистості палива у випадку коли у котел подається паливо без попереднього калібрування, для контролю мінімально необхідного рівня палива встановлений датчик контролю рівня палива 36 (фіг. 1). Теплообмінник 37 (фіг. 1 і 2), виконаний як окремий модуль котла, встановлюється на паливну камеру 2 в зоні виходу димових газів з димогазового каналу і кріпиться до неї болтовими з'єднаннями 38 (фіг. 1), при цьому роз'єм між паливною камерою 2 і теплообмінником 37 герметизується вогнетривкої 2 UA 80888 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 сумішшю 39 (фіг. 8). Теплообмінник 37 являє собою прямокутну ємність з водою, з'єднану з порожниною водяної сорочки паливної камери 2 патрубками U-подібної форми 40 (фіг. 3) із встановленими всередині вертикально по двох осях координат димогарними трубами 41 з певним кроком, а вихід з теплообмінника 37 виконаний у вигляді колектора 42, з витяжним патрубком 43, в якому встановлена регульована вручну поворотна заслінка 44 (фіг. 3), зверху теплообмінник 37 герметично закритий знімною кришкою 45 (фіг. 1 і 3) з термостійкою ущільнюючою прокладкою 14 і притискними замками 15.3 верхньої частини водяної порожнини теплообмінника 37 виведений патрубок 46 (фіг. 1 і 2) для приєднання до котла подаючого (вихід води з котла) трубопроводу системи опалення (на фігурах не показаний). Зовнішні поверхні паливної камери 2 і теплообмінника 37, що нагріваються, мають теплову ізоляцію (на фігурах не показана), а на зольних дверцях 12, дверці 18 паливної камери 2 і знімній кришці 45 теплообмінника 37 теплова ізоляція встановлена з їх внутрішніх сторін (на фігурах не показана). Управління котлом здійснюється з пульта управління 47 (фіг. 2). Запропонований котел водогрійний твердопаливний працює наступним чином. Котел підключають до системи опалення за допомогою патрубків 21 і 46. Через витяжний патрубок 43 котел підключають до димососу (не входить у склад котла), а димосос - до димаря котельної. Водяну сорочку паливної камери 2, що виконана з подвійними стінками утворюючими єдину порожнину та теплообмінник 37 і систему опалення заповнюють водою. Перед розпалом котла включають водяний циркуляційний насос, що входить в систему опалення, включають димосос. У паливному бункері 28 закривається шибер 30, відкривається відкидна кришка 34, та засипається порція кам'яного вугілля, вживаного у якості розпалювального палива для антрациту (у випадку роботи котла на антрациті), засипається антрацит, закривається відкидна кришка 34. Якщо в якості палива використовується кам'яне вугілля, для розпалювання використовується теж кам'яне вугілля. Через зольні, вони ж розпалювальні, дверці 12 на дно 3 топки 9 закладаються дрова, проводиться їх розпал, зольні дверці 12 закриваються, відкривається на 1/3 ходу шибер 30 і розпалювальне кам'яне вугілля самопливом зсипається на палаючі дрова в топку 9. Після загоряння розпалювального палива, шибер 36 відкривається повністю і в топку 9 надходить антрацит (або кам'яне вугілля), де він/воно загоряється від палаючого кам'яного вугілля. Паливо (антрацит та/або кам'яне вугілля) надходить по похилому каналу 10 самопливом в топку 9, в якій з нього формується гірка палива у формі призми по ширині топки 9, яка після заповнення паливом похилого каналу 10, самозамикає його подальше надходження з паливного бункера 27. Для горіння палива в паливну камеру 2 димососом засмоктується так зване первинне повітря через автоматичну заслінку 16. Відкриття автоматичної заслінки 16 відбувається під дією повітря, примусово всмоктуваного в паливну камеру 2 димососом. При згорянні палива виділяються летючі гази, які допалюються в топці 9 за допомогою вторинного повітря, що надходить через патрубки 20. Продукти згоряння - димові гази відсмоктуються димососом з паливної камери 2, при цьому вони проходять через димові труби 41 теплообмінника 37, колектор 42, витяжний патрубок 43 і далі через димоходи димососом викидаються в димову трубу котельні. Після того як горіння палива стало стійким, температура води в зворотному (вхід води у котел) трубопроводі досягла мінімальної проектної температури, регулюється приплив первинного повітря через автоматичну заслінку 16, за допомогою зміни частоти обертання димососа і за допомогою поворотної заслінки 44 в витяжному патрубку 43 колектора 42. В залежності від потреби тепла та інтенсивності горіння палива, необхідно поповнювати паливом топку 9 і прибирати з неї золу та жужіль. Ці функції виконуються штовхачем золи 23, а саме: при прямому ході планки 22, яка діє від штовхача золи 23 уздовж дна 3 топки 9 з нижнього шару палаючого палива видаляється зола і шлак і скидається в зольний ящик 17, при зворотному ході планки 22 в початкове положення, палаюче в топці 9 паливо опускається на дно 3, а з паливного бункера 28 самопливом подається нова порція палива. При спорожненні паливного бункера 28 на 3/4 об'єму, по сигналу датчика контролю рівня палива 36, паливний бункер 28 дозаправляють паливом. При спалюванні вугілля в паливній камері 2, вода, що знаходиться в її водяній сорочці нагрівається до певної температури і далі, проходячи за допомогою патрубків 40 через теплообмінник 37, отримує додаткове тепло від димових газів, які виходять через нього, вода нагрівається при цьому до заданої температури. Нагріта в котлі вода подається через патрубок 46 циркуляційним насосом по системі опалення, де віддає частину свого тепла і повертається в котел для нагрівання через патрубок 21. Шибер 30 закривається в наступних випадках: при необхідності припинення подачі вугілля в паливну камеру 2, наприклад, при необхідності зупинки котла для проведення ремонту; обов'язково у разі аварійної зупинки котла (при зупинці роботи циркуляційного насосу, при виході з ладу димососа). При випадково залишеній у 3 UA 80888 U 5 відкритому стані відкидної кришки 34 паливного бункера 28, через відкритий отвір надходить додатковий повітря, що сприяє більш швидкому горінню вугілля в топці 9, в результаті чого горіння вугілля може поширитися по похилому каналу 10, досягти бункера і розігріти його. У цьому випадку необхідно закрити відкидну кришку 34 паливного бункера 28, виконати кілька операцій з видалення золи за допомогою штовхача золи 23, що дасть можливість скинути палаюче в паливному бункері 28 паливо в топку і закрити шибер 30, що дозволить відсікти вугілля, що знаходиться в паливному бункері 28, від палаючого вугілля в похилому каналі 10. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 25 30 1. Котел водогрійний твердопаливний для спалювання переважно антрациту або кам'яного вугілля, що містить паливну (топкову) камеру, елементи корпусу якої виконані з подвійними стінками і об'єднані в єдину порожнину водяної сорочки, яка утворює простір топки та похилий канал для подачі палива, які одночасно утворюють повітряно-димогазовий канал для підведення первинного повітря і допалювання вторинним повітрям, що надходить в топку через ряд патрубків, розташованих над зоною горіння, паливна (топкова) камера має зольнорозпалювальні дверці та штовхач золи, планка якого встановлена в прямокутному отворі, зольний ящик, зверху над паливною (топковою) камерою розташовані паливний бункер з відкидною кришкою, теплообмінник встановлений в місці виходу димових газів з розташованим зверху теплообмінника газозбірним колектором з вихідним патрубком, патрубки приєднання до трубопроводу системи опалення, який відрізняється тим, що має ущільнений шибер, встановлений між паливним бункером та похилим каналом, в паливному бункері встановлений датчик контролю рівня палива, а з'єднання паливного бункера з відкидною кришкою має герметичне ущільнення. 2. Котел за п. 1, який відрізняється тим, що паливний бункер виконаний як окремий модуль і встановлений у на паливну (топкову) камеру в місці розташування похилого каналу для подачі палива. 3. Котел за будь-якими з пп. 1, 2, який відрізняється тим, що теплообмінник виконаний як окремий модуль і встановлений у паливну (топкову) камеру в місці виходу димових газів. 4. Котел за будь-якими з пп. 1-3, який відрізняється тим, що паливний бункер виконаний з калібрувальною сіткою. 4 UA 80888 U 5 UA 80888 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6